CN105801083A - 一种耐磨金属陶瓷复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨金属陶瓷复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨金属陶瓷复合材料及其制备方法，该复合材料由以下质量份的各组分组成：黏土45‑58份、高岭土27‑41份、聚丙烯酸钠4‑12份、铝粉2‑14份、镁粉4‑15份、聚已内酯3‑19份、云母9‑20份、石英8‑14份、羧甲基纤维素9‑21份。本发明制得的复合材料外观无杂质、无起皮，硬度高，耐磨性能好，同时制备工艺简单，可广泛用于工业生产中。

Description

一种耐磨金属陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种耐磨金属陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。
为了使陶瓷不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷。金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得，又称弥散增强材料，主要有烧结铝(铝-氧化铝)、烧结铍(铍-氧化铍)、TD镍(镍-氧化钍)等。
现有技术中对金属陶瓷材料的硬度较低，同时在使用过程中，随着时间的推移，损耗较为严重。
发明内容
为了克服以上现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨金属陶瓷复合材料及其制备方法，制得的复合材料外观无杂质、无起皮，硬度高，耐磨性能好，同时制备工艺简单，可广泛用于工业生产中。
本发明采用的技术方案是：一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土45-58份、高岭土27-41份、聚丙烯酸钠4-12份、铝粉2-14份、镁粉4-15份、聚已内酯3-19份、云母9-20份、石英8-14份、羧甲基纤维素9-21份。
优选的，一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土49-53份、高岭土29-32份、聚丙烯酸钠6-10份、铝粉5-12份、镁粉7-13份、聚已内酯6-15份、云母11-16份、石英10-13份、羧甲基纤维素12-19份。
更优选的，一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土51份、高岭土30份、聚丙烯酸钠8份、铝粉9份、镁粉12份、聚已内酯13份、云母15份、石英11份、羧甲基纤维素17份。
一种耐磨金属陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、聚已内酯、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨后得到粉料；
(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为160-200℃，压力为25-30MPa，模温为40-70℃，得到坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料在1800-2300℃条件下烧结1-3h，保温，在2300-2600℃条件下烧结0.5-2h，随炉冷却后即得。
优选的，上述步骤(1)球磨时间为1-5h。
优选的，上述步骤(3)保温时间为0.5-2h。
有益效果：本发明制得的复合材料硬度在70-71HRB之间，外观无杂质、无起皮，常温磨损量在1.8-2.1cm3之间，由于组分之间的协同作用，外观无杂质、无起皮，硬度高，常温下磨损量少，耐磨性能好，同时制备工艺简单，可广泛用于工业生产中。
具体实施方式
实施例1
一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土45份、高岭土27份、聚丙烯酸钠4份、铝粉2份、镁粉4份、聚已内酯3份、云母9份、石英8份、羧甲基纤维素9份。
制备方法：
(1)按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、聚已内酯、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨1h后得到粉料；
(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为160℃，压力为25MPa，模温为40℃，得到坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料在1800℃条件下烧结1h，保温0.5h，在2300℃条件下烧结0.5h，随炉冷却后即得。
实施例2
一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土58份、高岭土41份、聚丙烯酸钠12份、铝粉14份、镁粉15份、聚已内酯19份、云母20份、石英14份、羧甲基纤维素21份。
制备方法：
(1)按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、聚已内酯、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨5h后得到粉料；
(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为200℃，压力为30MPa，模温为70℃，得到坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料在2300℃条件下烧结3h，保温2h，在2600℃条件下烧结0.5-2h，随炉冷却后即得。
实施例3
一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土49份、高岭土29份、聚丙烯酸钠6份、铝粉5份、镁粉7份、聚已内酯6份、云母11份、石英10份、羧甲基纤维素12份。
制备方法：
(1)按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、聚已内酯、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨2h后得到粉料；
(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为170℃，压力为27MPa，模温为60℃，得到坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料在1900℃条件下烧结1.5h，保温1h，在2400℃条件下烧结1h，随炉冷却后即得。
实施例4
一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土53份、高岭土32份、聚丙烯酸钠10份、铝粉12份、镁粉13份、聚已内酯15份、云母16份、石英13份、羧甲基纤维素19份。
制备方法：
(1)按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、聚已内酯、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨4h后得到粉料；
(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为190℃，压力为28MPa，模温为50℃，得到坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料在2000℃条件下烧结2.5h，保温1h，在2500℃条件下烧结1.5h，随炉冷却后即得。
实施例5
一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土51份、高岭土30份、聚丙烯酸钠8份、铝粉9份、镁粉12份、聚已内酯13份、云母15份、石英11份、羧甲基纤维素17份。
制备方法：
(1)按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、聚已内酯、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨3.5h后得到粉料；
(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为180℃，压力为28MPa，模温为65℃，得到坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料在2000℃条件下烧结1.5h，保温1h，在2500℃条件下烧结1.5h，随炉冷却后即得。
对比例
与实施例5的区别是未添加聚已内酯。
一种耐磨金属陶瓷复合材料，由以下质量份的各组分组成：黏土51份、高岭土30份、聚丙烯酸钠8份、铝粉9份、镁粉12份、云母15份、石英11份、羧甲基纤维素17份。
制备方法：
(1)按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨3.5h后得到粉料；
(2)将步骤(1)所得粉料压制成型，其中温度为180℃，压力为28MPa，模温为65℃，得到坯料；
(3)将步骤(2)所得坯料在2000℃条件下烧结1.5h，保温1h，在2500℃条件下烧结1.5h，随炉冷却后即得。
性能测试：
实施例1-5和对比例制得的复合材料性能测试结果如下表所示：
硬度HRB 外观 常温磨损量(cm3)
实施例1 70 无杂质、无起皮 2.1
实施例2 70 无杂质、无起皮 1.9
实施例3 71 无杂质、无起皮 2.0
实施例4 71 无杂质、无起皮 1.9
实施例5 71 无杂质、无起皮 1.8
对比例 53 无杂质、无起皮 3.9
从上表中可以看出：实施例1-5制得的复合材料硬度在70-71HRB之间，外观无杂质、无起皮，常温磨损量在1.8-2.1cm3之间；而对比例制得的复合材料硬度为53HRB，常温磨损量为3.9cm3。由此可知，本发明制得的金属陶瓷复合材料由于组分之间的协同作用，外观无杂质、无起皮，硬度高，常温下磨损量少，耐磨性能好，同时制备工艺简单，可广泛用于工业生产中。

Claims (6)

1.一种耐磨金属陶瓷复合材料，其特征在于，由以下质量份的组分组成：黏土45-58份、高岭土27-41份、聚丙烯酸钠4-12份、铝粉2-14份、镁粉4-15份、聚已内酯3-19份、云母9-20份、石英8-14份、羧甲基纤维素9-21份。
2.根据权利要求1所述的耐磨金属陶瓷复合材料，其特征在于，由以下质量份的组分组成：黏土49-53份、高岭土29-32份、聚丙烯酸钠6-10份、铝粉5-12份、镁粉7-13份、聚已内酯6-15份、云母11-16份、石英10-13份、羧甲基纤维素12-19份。
3.根据权利要求1所述的耐磨金属陶瓷复合材料，其特征在于，由以下质量份的组分组成：黏土51份、高岭土30份、聚丙烯酸钠8份、铝粉9份、镁粉12份、聚已内酯13份、云母15份、石英11份、羧甲基纤维素17份。
4.权利要求1至3任何一项所述的耐磨金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按上述质量份，黏土、高岭土、聚丙烯酸钠、铝粉、镁粉、聚已内酯、云母、石英、羧甲基纤维素混合，经干法球磨后得到粉料；
（2）将步骤（1）所得粉料压制成型，其中温度为160-200℃，压力为25-30MPa，模温为40-70℃，得到坯料；
（3）将步骤（2）所得坯料在1800-2300℃条件下烧结1-3h，保温，在2300-2600℃条件下烧结0.5-2h，随炉冷却后即得。
5.根据权利要求4所述的耐磨金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）球磨时间为1-5h。
6.根据权利要求4所述的耐磨金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）保温时间为0.5-2h。
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